2.3 圆周运动的实例分析 课件-2024-2025学年高一下学期物理教科版（2019）必修第二册

3、圆周运动的实例分析 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 贵州一段网红波浪路，近日冲上热搜，进入人们的视野，相比于平直的道路，这段波浪路能给乘坐的人带来什么不同的体验呢？ 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 汽车通过路面最高点时可以近似看作圆周运动。若质量为 m 的汽车运动到路面的最高点时速度为v，路面的圆弧半径为R，则此时汽车对路面的压力为多大？ 追问：汽车对路面的压力可能为零吗？ 若速度太大会出现什么现象？ 模型构建 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 同理 汽车通过路面最低点时可以近似看作圆周运动。质量为 m 的汽车运动到路面的最低点时速度为v，路面的圆弧半径为R，则此时汽车对路面的压力为多大？ 模型构建 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 旋转秋千 活动二 体重不同的人坐在秋千上旋转，上面的夹角相同吗？ 问题2 缆绳与中心轴的夹角与哪些因素有关？ 问题1 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 α 如图所示为简化后的旋转秋千图。一根长为 l 的绳子下系质量为 m 的小球，给小球初速度使其在水平面做圆周运动,若：旋转时绳子与竖直方向的夹角为 α. r O l 圆锥摆 （1）重力、拉力的合力F合=______ (2)半径 r=______ (3)合外力提供向心力F合=F向=____ （4）小球运动的角速度； （5）小球运动的周期。 模型构建 问题3 有两根长度不同的轻质细绳下面分别悬挂小球a、b，细线上端固定在同一点，若两个小球绕同一竖直轴在水平面内做匀速圆周运动，相对位置如图所示，则在两小球运动过程中，试比较 A的角速度与B的角速度 A的线速度与B的线速度 A的加速度与B的加速度 A的向心力与B向心力 讨论交流 有两根长度不同的轻质细绳下面分别悬挂小球a、b，细线上端固定在同一点，若两个小球绕同一竖直轴在水平面内做匀速圆周运动，相对位置如图所示，则在两小球运动过程中，试比较 A的角速度与B的角速度大小 A的线速度与B的线速度大小 A的向心加速度与B的向心加速度大小 A所受细线的拉力与B所受的细线的拉力大小 A的向心力与B的向心力大小 问题4 讨论交流 O mg N f 汽车拐弯的向心力由谁充当？ 问题2 汽车拐弯为什么会发生侧翻呢？ 问题1 汽车转弯 活动三 有什么措施能减少安全事故的发生？ 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 汽车转弯时的措施： 把转弯处的道路修成外高内低。 火车转弯 活动四 火车在水平轨道上转弯，什么力来提供向心力呢？ 问题2 火车转弯问题如何处理？ 问题1 建模：水平面内的圆周运动 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 外轨 内轨 由于轮缘和外轨挤压、摩擦而产生磨损，而且火车质量、车速越大时，磨损越厉害，这不是一种最佳设计方案。 外轨对轮缘的弹力F提供向心力 F 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 外侧 θ 实际设计时，使转弯处外轨略高于内轨 思考：火车转弯的轨道平面是在水平方向上还是在与斜面平行的方向上？ N F mg 仔细观察，设计师是如何解决这个问题的？ 问题3 mgtanα=mv02/R H=v02L/gR 实际筑路时，根据弯转半径和规定行驶速度，确定内外轨高度差，使火车转弯时向心力几乎完全由重力和支持力的合力来提供 实际设计中，内外轨高度差又如何确定呢？ 问题3 由于α较小，tanα=sinα=h/L 临界速度 设车轨间距为L，转弯半径为R，火车转弯时速度v0 ，火车质量m。要使轮缘对铁轨的侧压力正好为零，两轨间高度差h应如何设计？ 例题4 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 与此相类似，盘旋的鸟或飞机,也是依靠倾斜获取所需要的向心力 拓展 N F合 G F “供需”平衡，物体做匀速圆周运动 提供物体做匀速圆周运动的力 物体做匀速圆周运动所需的力 = 从“供”“需”两方面研究做圆周运动的物体 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$